【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高压配电网多阶段随机规划，特别涉及一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法。
技术介绍
1、近年来，配电系统的发展日益受到重视，经过不断的建设与改造，配电网网架发展水平有了较大提升，然而在可靠性、经济性方面仍有较大的提升空间。在当前建设新型电力系统的背景下，对于近期提出的高压配电网新型网架结构，考虑到城市未来的发展需求、可再生能源大规模接入趋势、新技术新装备的发展应用，还需要对该网架的规划方法开展研究，为该网架的大规模应用提供理论支撑。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，够根据实际数据和反馈不断调整和优化决策策略，更好地应对动态变化的系统和环境。
2、本专利技术具体为一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，所述高压配电网多阶段随机规划方法包括以下步骤：
3、步骤(1)：基于马尔科夫决策过程建立模型，生成投资决策树；
4、步骤(2)：考虑负荷发展的随机性以及配电系统投资运行的经济性，建立多阶段随机规划模型，并建立相关约束，目标函数以总成本最小为目标，总成本包括投资与运行成本；
5、步骤(3)：采用基于决策后状态的近似动态规划算法求解。
6、步骤(2)中所述目标函数第一部分为投资成本，包括馈线建设成本、变电站建设与扩建成本、变压器建设成本、新能源建设成本和储能的建设成本；所述目标函数第二部分为运行成本，包括向上级电网购电、分
7、对于系统内的不同设备，假设其正常运行期间内每年的投资成本相同，计算公式如式(1)所示，其中γ为通货膨胀率，lt为设备寿命：
8、
9、折算出每年的成本后，再通过现值因子将每年的成本归算到当前。计算公式如式(2)所示，其中，u和t分别代表当前阶段和当前阶段的年数，t代表每个阶段的总年数。
10、
11、在此基础上，定义目标函数如式(3)所示：优化目标为最小化总成本的现值，包括阶段u第t年的投资成本阶段u第t年第s季度的运行维护成本生产成本缺电成本可靠性成本
12、
13、为使该模型更切合实际，将规划期分为u阶段，每个阶段包含y年，每年包含s季度，每季度选取包括日间与夜间的12个典型运行场景；假设每个阶段y年内只会进行一次投资，即同一阶段内的投资成本是相同的；而每个阶段内的投资决策与具体负荷情况有关，故不同阶段的投资成本不同；建设投资成本包括线路、变电站、可再生能源、变压器的投资成本，具体如式(4)所示，其中，ωu、ωt、ωs分别为规划阶段集合、每阶段包含的年份集合、季度集合，分别为待建设的线路、变电站、分布式电源、变压器的数量，xl为线路建设变量，xdg为分布式电源建设变量，xsub为变电站建设变量，xtr为变压器建设变量，ln为第n条线路的长度，cil为单位长度线路投资成本，cisub为变电站投资成本，cidg为分布式电源投资成本，citr为变压器投资成本。
14、
15、运行维护成本与具体场景中负荷需求及分布式电源运行状况有关，规划模型中首先得到典型场景的系统运行状态，再根据不同场景的持续时间，即可得到全年的运维成本。运行维护成本如式(5)所示，包括线路的维护成本，新建变压器的维护成本，分布式电源的维护成本。
16、其中nl为所有线路数量，y+，y-为0-1变量，表示线路流过的功率的方向是正向或反向。
17、
18、式(6)为生产成本，其中clm为单位长度线路维护成本，ctrm为变压器维护成本，cdgm为分布式电源维护成本，cpp为购电成本，ld为当前场景小时数，lf为变电站功率因数；生产成本包括变电站的购电成本，光伏发电成本。由于购电成本根据经过变电站流入网络的功率进行计算，因此网损成本已包含在生产成本当中，不再单独列写和计算。
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20、式(7)为缺电成本包括，切负荷费用，弃光费用。其中nnode为节点数量，为弃光功率，scutload为切负荷功率，为变电站功率，cpe分别为弃光成本、负荷中断成本。
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22、可靠性成本量化了由于网络故障而未提供的年电量，可以表示为由于系统内馈线等元件发生故障而未能向用户供电的成本。对于本文研究的高压配电网，可将主干网开关站间的线路视为馈线段，由于全线配置断路器与配电系统自动化设备，馈线段故障后，上游负荷不停电直接转供，下游通过转供恢复供电。可将可靠性成本计算简化为，仅考虑故障下游的影响，故障下游需要转供的负荷即为故障前该馈线段上传输的功率，故障下游停电时间即为转供时间，故障下游停电概率即为当前故障馈线段的故障概率，可靠性成本具体如式(8)所示。
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24、其中λn为第n条线路故障率，μn为第n条线路维修或转供时间，pl,n为第n条线路的传输功率，ld为当前场景小时数，cpe为负荷中断成本。对于规划期内的可靠性指标的计算，可通过式(8)得到的可靠性成本得到，首先计算区域年总用电量减去因故障损失的供电量得到区域年供给电量，之后除以区域年总用电量得到平均供电可靠率asai，具体如式(9)所示：
25、
26、其中saidi为用户年均停电时间，ttotal为年供电时间，一般为8760小时，pave为用户年均用电功率，ncus为区域内用户数量，为etotal为区域总用电量。
27、对于本专利技术的配电网多阶段动态规划模型，采用将年成本折算至项目启动年的等值计算方式，将每年产生的各类成本换算到项目的启动年。在计算总成本的过程中，模型必须要考虑各类成本在整个规划周期内的时间价值。对于一次性投资各类电气设备的建设成本，需要先进行资产折旧，转化为每年的固定投资，再与每年均产生的生产、维护、缺电成本一起根据银行利率制定合适的等值计算方案。
28、步骤(2)中约束条件包括建设约束，运行约束、元件上下限约束，网络拓扑约束，具体约束如下：
29、1)建设约束
30、建设约束是为了保证各建设变量满足实际要求，电气设备一旦在某一阶段建成后，在后面的阶段都存在。式(10)表示每条线路在所有阶段中最多只能建设一次，一旦在某一阶段建成后，在后面的阶段都存在。式(11)表示只能选择一种类型建设。对应每一种电气设备的建设约束具体如下。
31、
32、其中，ωa为线路类型数量，xl为线路建设0-1变量，u为阶段数，n为线路编号，a为线路种类数，nstage为总阶段数。
33、式12)表示变压器最多只能建设一次，一旦在某一阶段建成后，在后面的阶段都存在。式(13)表示每个节点只能选择一种类型的变压器进行建设，式(14)表示变电站新建后才能装设变压器。
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35、其中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，高压配电网多阶段随机规划方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，步骤(2)中所述目标函数第一部分为投资成本，包括馈线建设成本、变电站建设与扩建成本、变压器建设成本、新能源建设成本和储能的建设成本；所述目标函数第二部分为运行成本，包括向上级电网购电、分布式能源发电、设备维护、甩负荷、弃光和可靠性的成本，其中可靠性成本通过计算因系统元件故障导致的未能向用户供给的电能量得到。
3.根据权利要求2所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，步骤(2)中简历所述目标函数具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，步骤(2)中约束条件包括建设约束，运行约束、元件上下限约束，网络拓扑约束。
5.根据权利要求4所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，所述建设约束是为了保证各建设变量满足实际要求，电气设备一
6.根据权利要求5所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，所述运行约束，包括功率平衡约束，电压平衡约束，二阶锥约束，线路功率约束，分布式电源与储能约束；
7.根据权利要求6所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，所述元件上下限约束是指系统在运行时应限定工作范围，所述元件上下限约束对于保证配电网安全可靠运行，提高电能质量，延长电气设备的使用寿命都起到了至关重要的作用；约束具体如式(35)-(39)所示，其中u为规划阶段，n为节点编号，t为当前阶段的年份，s为当前季度；
8.根据权利要求7所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，所述网络拓扑约束具体为：
9.根据权利要求8所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，步骤(3)中采用基于决策后状态的近似动态规划算法求解具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，高压配电网多阶段随机规划方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，步骤(2)中所述目标函数第一部分为投资成本，包括馈线建设成本、变电站建设与扩建成本、变压器建设成本、新能源建设成本和储能的建设成本；所述目标函数第二部分为运行成本，包括向上级电网购电、分布式能源发电、设备维护、甩负荷、弃光和可靠性的成本，其中可靠性成本通过计算因系统元件故障导致的未能向用户供给的电能量得到。
3.根据权利要求2所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，步骤(2)中简历所述目标函数具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，步骤(2)中约束条件包括建设约束，运行约束、元件上下限约束，网络拓扑约束。
5.根据权利要求4所述的一种基于近似动态规划的高压配电网多阶段随机规划方法，其特征在于，所述建设约束是为了保证各建设变量满足实际要求，电气设备一旦在某一阶段建成后，在后面的阶...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡桂荣，唐华，程士东，李檀，张强，柏晶晶，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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